【題目】(14分)Li4Ti3O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為Fe TiO3 , 還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備,工藝流程如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示.由圖可知,當(dāng)鐵的凈出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為 .
(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42﹣形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式 .
(3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:
溫度/℃ | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/% | 92 | 95 | 97 | 93 | 88 |
分析40℃時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因 .
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為 .
(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02molL﹣1 , 加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10﹣5 , 此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式計(jì)算).FePO4、Mg3(PO4)2的分別為1.3×10﹣22、1.0×10﹣24
(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 .
【答案】
(1)100℃,2h,90℃,5h
(2)FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O
(3)低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過(guò)40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降
(4)4
(5)c(PO43﹣)= =1.0×10﹣17mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=( )3×(1.0×10﹣17mol/L)2=1.69×10﹣40<Ksp=1.0×10﹣24 , 則無(wú)沉淀生成
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑
【解析】(1)由圖可知,當(dāng)鐵的凈出率為70%時(shí),100℃時(shí)用時(shí)間最少,所采用的實(shí)驗(yàn)條件為選擇溫度為100℃,
故答案為:選擇溫度為100℃;(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42﹣形式存在,相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O,
故答案為:FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O;(3)40℃時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高,因溫度高反應(yīng)速率加快,但溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解、氨水易揮發(fā),影響轉(zhuǎn)化率,故答案為:溫度高反應(yīng)速率加快,但溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解、氨水易揮發(fā),影響轉(zhuǎn)化率;(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,Li的化合價(jià)為+1價(jià),由化合價(jià)的代數(shù)和為0可知,O元素的負(fù)價(jià)代數(shù)和為22,設(shè)過(guò)氧鍵的數(shù)目為x,則(x×2)×1+(15﹣x×2)×2=22,解得x=4,故答案為:4;(5)Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10﹣5 , 由Ksp(FePO4),可知c(PO43﹣)= =1.0×10﹣17mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=( )3×(1.0×10﹣17mol/L)2=1.69×10﹣40<Ksp=1.0×10﹣24 , 則無(wú)沉淀生成,
故答案為:c(PO43﹣)= =1.0×10﹣17mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=( )3×(1.0×10﹣17mol/L)2=1.69×10﹣40<Ksp=1.0×10﹣24 , 則無(wú)沉淀生成;(6)“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑,
故答案為:2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑.
用鈦鐵礦(主要成分為Fe TiO3 , 還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備Li4Ti3O12和LiFePO4 , 由制備流程可知,加鹽酸過(guò)濾后的濾渣為SiO2 , 濾液①中含Mg2+、Fe2+、Ti4+ , 水解后過(guò)濾,沉淀為TiO2 . xH2O,與雙氧水反應(yīng)Ti元素的化合價(jià)升高,生成(NH4)2Ti5O15 , 與LiOH反應(yīng)后過(guò)濾得到Li2Ti5O15 , 再與碳酸鋰高溫反應(yīng)生成Li4Ti3O12;水解后的濾液②中含Mg2+、Fe2+ , 雙氧水可氧化亞鐵離子,在磷酸條件下過(guò)濾分離出FePO4 , 高溫煅燒②中發(fā)生2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2
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B.C=O鍵的鍵能很小
C.CO2化學(xué)性質(zhì)不活潑
D.CO2分子間的作用力較弱
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A.范德華力
B.共價(jià)鍵
C.氫鍵
D.相對(duì)分子質(zhì)量
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A. 等于5s B. 等于10s C. 小于10s D. 大于10s
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A.裝置可實(shí)現(xiàn):Cu+2H2O Cu(OH)2+H2↑
B.裝置能構(gòu)成鋅銅原電池
C.裝置可用于粗銅的電解精煉
D.裝置可用于濃硫酸干燥氯氣
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【題目】已知X、Y中含有相同的元素,Z、W中也含有相同的元素,根據(jù)反應(yīng)X+H2O →Y+H2 ↑ ;Z+H2O →W+O2 ↑(方程式均未配平),可推斷X、Y中及Z、W中相同元素的化合價(jià)的高低順序?yàn)?/span>
A. X>Y、Z>W(wǎng) B. X<Y、Z<W C. X>Y、 Z<W D. X<Y、Z>W(wǎng)
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【題目】下列變化中,需要加入還原劑的是( )
A. Cl-→Cl2 B. FeCl3→FeCl2
C. C→CO2 D. KMnO4→K2MnO4
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【題目】向溴化鈉、碘化鈉的混合溶液中通入足量氯氣,加熱將溶液蒸干,并灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹,最?/span> 殘留的物質(zhì)是
A.NaClB.NaCl、NaBr、NaIC.NaBr、NaID.NaI
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